一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统的制作方法

本发明属于土壤修复，具体是一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统。

背景技术：

1、土壤环境是构成生态系统的基本要素之一，是人类和生物赖以生存和发展的基础，土壤环境状况不仅直接影响到国民经济发展和国土资源环境安全，而且关系到农产品安全和人体健康。

2、原位化学氧化修复技术是一种常用的土壤修复技术，其通过向地下注入试剂，利用试剂把土壤中的有机污染物氧化为无苯系物及氯代有机物等物质，试剂通常是两种或更多种试剂混合而成的混合试剂。

3、目前原位化学氧化修复的施工工艺是预先将两种或更多种试剂混合，然后将混合试剂注入到地下。这种工艺，混合试剂在与污染物接触前，氧化性已大打折扣，因而不能很好地产生有效的羟基自由基，导致修复效果不好，另外，在施工过程中，由于土壤有机质及碳酸盐含量较高，经常出现试剂上涌现象，导致很多试剂流失而无法到达指定修复区域，这也会影响修复效果。

4、因此，亟需一种能在土壤一定深度进行试剂定位注入、并具有防溢出功能的原位修复试剂注射装置。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明提供了一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统。

2、本发明的技术方案是：一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，包括安装主架，设于所述安装主架上的试剂注射组件、智能控制模块以及预警和应急响应模块，参数监测模块；

3、所述试剂注射组件包括通过液压剪叉架与安装主架底端连接的升降安装板、设于所述升降安装板下端的防溢出注射管、与所述防溢出注射管通过连接软管连接且连接处设有变速高压泵的注射液存放箱；

4、防溢出注射管包括与所述连接软管连接的注射主管、与所述注射主管贯通连接且相互平行分布的多个水平注射支管、沿每个所述水平注射支管长度方向均匀分布并与水平注射支管贯通连接的注射内管、设于每个所述注射内管外部且底端为开口结构的防护外筒，注射内管底端设有旋流头，所述防护外筒上设有可沿其外壁上下滑动的扩容防涌罩；

5、所述智能控制模块包括中央处理器、与所述中央处理器连接且提供注射参数的参数调整单元、与中央处理器连接且实时展示系统状态的人机交互界面；

6、所述预警和应急响应模块包括与中央处理器连接并根据参数监测模块的检测结果提供声光报警的声光报警单元、与中央处理器连接并通过4g/5g网络向管理人员发送警报信息的远程报警单元；

7、所述参数监测模块包括监测井、设于所述监测井内的地下压力传感器、gps/gnss接收器、倾斜仪阵列以及土壤含水率传感器。

8、进一步地，所述安装主架包括固定滑轨、通过滑动竖杆与所述固定滑轨上端滑动连接的安装横架，所述固定滑轨是由多个滑轨段首尾连接而成，且所述滑轨段上端设有与所述滑动竖杆滑动连接的滑动槽，滑轨段一端设有插接口，另一端设有与所述插接口匹配的插接柱，相邻两个滑轨段之间通过紧固螺栓连接，所述升降安装板通过所述液压剪叉架与所述安装横架连接。

9、说明：固定滑轨是由各个滑轨段首尾连接而成，可根据待修复区域的变化而增加或者减少滑轨段的数量，以此达到调节试剂注射组件位置的目的，安装横架的位置移动时，是通过滑动竖杆在滑轨段上端的滑动槽内前后滑动实现的，通过简单的滑动操作快速调整安装横架和试剂注射组件的位置，节省了重新安装或调整的时间，且相邻两个滑轨段之间通过插接柱与插接口之间进行限位插接，同时，通过紧固螺栓进行固定连接。

10、进一步地，所述变速高压泵的流量范围为5-20gpm，压力范围为50-1000psi。

11、说明：变速高压泵支持在5-20gpm的流量范围以及50-1000psi的压力范围内任意调节，通过精确控制注射压力和流量，可以加快药剂与土壤中污染物的混合速率，从而提高修复效率。

12、进一步地，所述试剂注射组件还包括与所述中央处理器电性连接的脉冲发生器，所述脉冲发生器设于所述连接软管内。

13、说明：将注射液存放箱内的注射液经连接软管注入注射主管时，通过脉冲发生器发射可编程脉冲，控制注射液的注入过程，提供精确的喷射速率和时间间隔，确保注射液能够按照预定的模式和剂量准确地输送到土壤中，减少溢出风险。

14、进一步地，所述脉冲发生器的脉冲频率为0.1-10hz，发射脉冲的持续时间为10-1000ms。

15、说明：通过限定脉冲发生器的脉冲频率和发射脉冲的持续时间，帮助注射液更有效地穿透土壤颗粒，增加注射液在土壤中的分布范围，减少注射液在土壤表面的流失。

16、进一步地，所述参数监测模块还包括检测安装架，所述检测安装架包括设于所述监测井内部中心处的定位主架、由上至下依次套设于所述定位主架外壁的多个滑动圆盘、设于相邻两个所述滑动圆盘之间的电动伸缩杆，每个滑动圆盘侧壁均安装有所述地下压力传感器、gps/gnss接收器、倾斜仪阵列以及土壤含水率传感器。

17、说明：该检测安装架在使用时，通过定位主架对各个检测部件在监测井内的位置进行初步限定，同时，各个滑动圆盘分别设置在定位主架外壁不同高度处，方便对不同深度的土壤进行监测，还可通过相邻两个滑动圆盘之间的电动伸缩杆进行不同监测深度的调节，并分别对不同深度的土壤进行地下压力、地表变形、地表隆起趋势以及土壤含水率进行监测，提高了监测结果的全面性和准确性。

18、更进一步地，所述滑动圆盘侧壁为开口结构，且滑动圆盘内部滑动连接有沿周向分布的多个安装块，滑动圆盘内部中心处设有与所述安装块一一对应连接的微型液压缸，所述地下压力传感器、gps/gnss接收器、倾斜仪阵列以及土壤含水率传感器分别一一对应设于各个安装块侧壁。

19、说明：为了满足不同孔径的监测井的使用要求，在每个滑动圆盘内且沿周向滑动连接有数个安装块，且通过微型液压缸驱动各个安装块向滑动圆盘外部滑动，直至安装于安装块上的地下压力传感器、gps/gnss接收器、倾斜仪阵列以及土壤含水率传感器与监测井内壁的土壤进行接触并监测，有助于获取更准确的地下压力、地表变形、地表隆起趋势以及土壤含水率数据。

20、更进一步地，每个所述滑动圆盘底端均设有激光传感器，所述激光传感器外部设有透明防护罩。

21、说明：在每个滑动圆盘底端设置激光传感器，目的是对相邻两个滑动圆盘之间的距离进行检测，方便调节各个滑动圆盘的深度，通过透明防护罩对激光传感器进行防护，避免监测井内的灰尘、水分、化学物质或其他潜在污染物质直接接触激光传感器，从而影响其正常工作和测量精度，可以保证激光传感器的使用寿命，确保激光传感器能够在恶劣的监测环境中稳定运行，并提供可靠的监测数据。

22、更进一步地，所述升降安装板左右两侧设有加固连接杆，所述加固连接杆与滑动竖杆侧壁滑动连接。

23、说明：当液压剪叉架驱动升降安装板上下移动时，通过其左右两侧的加固连接杆提供着力点，提高了升降安装板移动的稳定性和牢靠性。

24、相对于现有技术，本发明的有益效果是：

25、(1)本发明的系统对待修复土壤注入注射液时，通过变速高压泵将注射液存放箱内的注射液均匀分散至各个水平注射支管内，此时，注射液会经对应的旋流头224以旋流的方式喷洒至待修复土壤中，通过每个滑动连接在防护外筒外部的扩容防涌罩可以阻隔从附近土壤中少量上涌试剂，通过旋流头和扩容防涌罩的配合使用，不仅可以确保注射液在土壤中的均匀分布，避免了局部浓度过高或过低的问题，提高了修复效率和效果，而且还可以增加药液与土壤的接触面积，减少药液的漂移，并可能减少试剂上涌现现象；当出现设备运行故障，通过远程报警单元以4g/5g网络的方式向管理人员发送警报信息，过人机交互界面实时操控电气元件的设备状态，通过地下压力传感器、gps/gnss接收器、通过倾斜仪阵列以及土壤含水率传感器分别对修复后的土壤进行地下压力、毫米级地表变形、地表隆起趋势以及土壤含水率变化的实时监测，实时监测数据可以用于分析土壤修复过程中的动态变化，为项目管理和监管提供全面数据支持；总之，本发明的智能防溢出原位修复试剂注射控制提供一个全面、智能、高效的防止修复试剂地表溢出的解决方案；

26、(2)本发明通过定位主架对各个检测部件在监测井内的位置进行初步限定，同时，各个滑动圆盘分别设置在定位主架外壁不同高度处，方便对不同深度的土壤进行监测，还可通过相邻两个滑动圆盘之间的电动伸缩杆进行不同监测深度的调节，并分别对不同深度的土壤进行地下压力、地表变形、地表隆起趋势以及土壤含水率进行监测，提高了监测结果的全面性和准确性；同时，为了满足不同孔径的监测井的使用要求，在每个滑动圆盘内且沿周向滑动连接有数个安装块，且通过微型液压缸驱动各个安装块向滑动圆盘外部滑动，直至安装于安装块上的地下压力传感器、gps/gnss接收器、倾斜仪阵列以及土壤含水率传感器与监测井内壁的土壤进行接触并监测，有助于获取更准确的地下压力、地表变形、地表隆起趋势以及土壤含水率数据。

技术特征：

1.一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，其特征在于，包括安装主架(1)，设于所述安装主架(1)上的试剂注射组件(2)、智能控制模块(3)以及预警和应急响应模块(4)，参数监测模块(5)；

2.根据权利要求1所述的一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，其特征在于，所述安装主架(1)包括固定滑轨(10)、通过滑动竖杆(110)与所述固定滑轨(10)上端滑动连接的安装横架(11)，所述固定滑轨(10)是由多个滑轨段(12)首尾连接而成，且所述滑轨段(12)上端设有与所述滑动竖杆(110)滑动连接的滑动槽(120)，滑轨段(12)一端设有插接口(121)，另一端设有与所述插接口(121)匹配的插接柱(122)，相邻两个滑轨段(12)之间通过紧固螺栓(123)连接，所述升降安装板(21)通过所述液压剪叉架(20)与所述安装横架(11)连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，其特征在于，所述变速高压泵(231)的流量范围为5-20gpm，压力范围为50-1000psi。

4.根据权利要求1所述的一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，其特征在于，所述试剂注射组件(2)还包括与所述中央处理器(30)电性连接的脉冲发生器(24)，所述脉冲发生器(24)设于所述连接软管(230)内。

5.根据权利要求1所述的一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，其特征在于，所述脉冲发生器(24)的脉冲频率为0.1-10hz，发射脉冲的持续时间为10-1000ms。

6.根据权利要求1所述的一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，其特征在于，所述参数监测模块(5)还包括检测安装架(55)，所述检测安装架(55)包括设于所述监测井(50)内部中心处的定位主架(550)、由上至下依次套设于所述定位主架(550)外壁的多个滑动圆盘(551)、设于相邻两个所述滑动圆盘(551)之间的电动伸缩杆(552)，每个滑动圆盘(551)侧壁均安装有所述地下压力传感器(51)、gps/gnss接收器(52)、倾斜仪阵列(53)以及土壤含水率传感器(54)。

7.根据权利要求6所述的一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，其特征在于，所述滑动圆盘(551)侧壁为开口结构，且滑动圆盘(551)内部滑动连接有沿周向分布的多个安装块(553)，滑动圆盘(551)内部中心处设有与所述安装块(553)一一对应连接的微型液压缸(554)，所述地下压力传感器(51)、gps/gnss接收器(52)、倾斜仪阵列(53)以及土壤含水率传感器(54)分别一一对应设于各个安装块(553)侧壁。

8.根据权利要求6所述的一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，其特征在于，每个所述滑动圆盘(551)底端均设有激光传感器(555)，所述激光传感器(555)外部设有透明防护罩(556)。

9.根据权利要求6所述的一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，其特征在于，所述升降安装板(21)左右两侧设有加固连接杆(210)，所述加固连接杆(210)与滑动竖杆(110)侧壁滑动连接。

技术总结
本发明提供了一种智能防溢出原位修复试剂注射控制系统，属于土壤修复技术领域。包括安装主架，设于所述安装主架上的试剂注射组件、智能控制模块以及预警和应急响应模块，参数监测模块；通过变速高压泵将注射液存放箱内的注射液均匀分散至各个水平注射支管内，此时，注射液会经对应的旋流头224以旋流的方式喷洒至待修复土壤中，通过每个滑动连接在防护外筒外部的扩容防涌罩可以阻隔从附近土壤中少量上涌试剂，通过旋流头和扩容防涌罩的配合使用，不仅可以确保注射液在土壤中的均匀分布，避免了局部浓度过高或过低的问题，提高了修复效率和效果，而且还可以增加药液与土壤的接触面积，减少药液的漂移，并可能减少试剂上涌现现象。

技术研发人员：高尚,王东,王磊,李明,卜卓宇
受保护的技术使用者：生态环境部南京环境科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5